Fuori dalla bolla!

Nel post precedente (“Non è la distanza: è l’orizzonte. Blueshift, espansione e causalità cosmica”) ho sostenuto una tesi che merita di essere presa sul serio: in cosmologia ciò che può influenzarci definisce ciò che è fisicamente rilevante.

Ne segue che l’orizzonte non è soltanto un limite dell’osservazione, ma un limite del significato operativo attribuibile al termine “realtà”. Questa affermazione non nega l’esistenza di ciò che si trova oltre l’orizzonte, ma mette in discussione un’assunzione spesso implicita: che la realtà fisica coincida con l’intera struttura dello spaziotempo indipendentemente dalla possibilità di relazioni causali, ed è qui che emerge un punto di contatto inatteso con la Teoria dell’Interfaccia Percettiva (TIP) proposta da Donald Hoffman. (1)

Secondo la TIP, ciò che percepiamo non è una rappresentazione fedele della realtà ultima, ma un’interfaccia adattiva: un insieme di strutture evolutive che selezionano, comprimono e rendono operativi solo quegli aspetti del mondo rilevanti per l’interazione e la sopravvivenza.

Non vediamo “come è fatto il mondo”, così come sul desktop di un computer non vediamo il codice binario: vediamo icone funzionali.

Chiedersi cosa ci sia “dietro” l’icona è una domanda legittima sul piano teorico, ma priva di contenuto operativo diretto. La TIP non nega infatti l’esistenza di una realtà indipendente dall’osservatore; nega piuttosto che l’accesso percettivo coincida con la struttura ontologica del mondo.

La distinzione cruciale è quindi tra ontologia ed accessibilità funzionale. (2) Gli orizzonti cosmologici svolgono un ruolo analogo, ma ad un livello fisico e non cognitivo: in Relatività Generale l’universo osservabile è definito dal cono di luce passato dell’osservatore, una regione dello spaziotempo delimitata non da limiti tecnologici od epistemici, ma dalla struttura causale imposta dalla metrica.

In questo senso, l’universo osservabile è già una forma di interfaccia, non percettiva ma causale.

Ciò che si trova oltre l’orizzonte può esistere ed essere descritto matematicamente, ma non può entrare nella nostra storia causale.

Dal punto di vista fisico-operativo, ciò che è causalmente irraggiungibile è indistinguibile da qualunque altra ipotesi priva di effetti osservabili (pure dal non-esistere). La domanda “cosa c’è oltre l’orizzonte?” assume così uno statuto simile alla domanda “cosa c’è dietro l’icona sul desktop?” nella TIP: sensata sul piano teorico, ma priva di conseguenze operative.

Il parallelismo diventa più profondo se introduciamo la nozione di osservatore limitato.

Nella TIP l’osservatore è limitato perché è il prodotto di un processo evolutivo che interagisce solo con una minuscola frazione della realtà ed ottimizza azioni e sopravvivenza, non verità ontologica, mentre in cosmologia il limite non è cognitivo ma causale-geometrico (l’osservatore è un sistema fisico localizzato nello spaziotempo, e solo una porzione dell’universo può, in linea di principio, entrare in relazione causale con lui).

In entrambi i casi, la realtà accessibile non coincide con l’intero reale, ma soltanto con l’insieme delle relazioni possibili : uno spirito non lontano dal realismo relazionale di Rovelli (3) ma qui applicato alla struttura causale globale del cosmo.

Questo parallelismo raggiunge il suo punto più radicale nel contesto dell’inflazione eterna (4).

In molte versioni dei modelli inflazionari l’espansione accelerata non termina ovunque allo stesso modo: alcune regioni decadono e danno origine ad universi-bolla (noi ci troveremmo in un universo-bolla) mentre altre continuano ad inflazionare indefinitamente.

Ne risulta così una struttura globale immensa, forse infinita, composta da regioni (universi-bolla) causalmente disconnesse.

Non esiste, nemmeno in linea di principio, un osservatore capace di accedere alla totalità della struttura inflazionaria: ogni descrizione è confinata all’interno di una singola bolla.

In questo scenario l’orizzonte non delimita soltanto ciò che possiamo osservare, ma ciò che può avere significato fisico.

Chiedere “che redshift c’è tra bolle diverse?” è concettualmente simile a chiedere “che colore ha un file sul disco rigido?”: stiamo applicando un concetto fuori dal suo dominio di validità. (5)

Da questo punto di vista, la TIP offre una via d’uscita concettuale elegante al problema del multiverso: non è un problema se non possiamo osservarlo, perché non è destinato a essere osservato.

Il prezzo da pagere è però molto alto: il criterio classico di realtà fisica (osservabilità diretta o indiretta) si indebolisce, la distinzione tra fisica e metafisica si attenua e restano soprattutto criteri di coerenza interna.

L’inflazione eterna diventa così concettualmente tollerabile ma epistemicamente anestetizzata: non è falsificata, ma neppure verificabile nel senso forte richiesto dalla cosmologia osservativa.

La domanda cui a questo punto non possiamo sottrarci è: l’inflazione eterna potrebbe lasciare qualche genere traccia nel nostro universo?.

La risposta più onesta che possiamo fornirle è poche, indirette e controverse, ma non zero come si potrebbe pensare.

È essenziale chiarire un punto spesso frainteso: mentre l’inflazione “semplice” è testabile, l’inflazione eterna è un regime asintotico (6).

Non descrive cioè una fase che accade nella nostra storia cosmica, ma un comportamento globale del sistema nel limite di tempi che tendono all’infinito, e per questo motivo è possibile escludere singole realizzazioni senza falsificare l’idea astratta di eternità.

Esistono candidati osservativi indiretti - quali collisioni tra bolle (che potrebbero lasciare eventuali impronte nella CMB sotto forma di dischi anisotropi o violazioni dell’isotropia statistica), una curvatura spaziale residua (molte bolle nascerebbero leggermente aperte Ωk < 0) o una non-gaussianità primordiale - ma finora nessuna evidenza conclusiva è emersa. (7)

Il problema più profondo resta strutturale: una teoria scientifica matura dovrebbe restringere lo spazio delle possibilità mentre l’inflazione eterna tende ad assorbire qualunque osservazione modificando potenziale, misura o settore di bolle.

E' bene precisare come questa non sia una condanna, quanto piuttosto una classificazione epistemica: l’inflazione eterna potrebbe essere vera ma non è necessaria per spiegare ciò che osserviamo (ed in fisica “non necessaria” è già un verdetto pesante). (8)

Resta infine una domanda cruciale: può esistere un orizzonte cosmologico se l’universo non è in espansione?

E la risposta che possiamo fornire è: a volte sì, ma non per gli stessi motivi.

La prima cosa da chiarire è che curvatura ed espansione sono concetti logicamente indipendenti.

La curvatura spaziale - indicata in letteratura dalla lettera greca omega (Ω > 0, = 0, < 0) - descrive la geometria dello spazio mentre l'espansione - indicata con (a(t)) - ne descrive l’evoluzione temporale. (9) Un orizzonte cosmologico esiste se c’è una limitazione causale globale e cioè se esistono regioni dello spaziotempo che non possono influenzarci nemmeno in linea di principio, nemmeno aspettando un tempo infinito, e questo può avvenire per tre sole ragioni:

età finita del cosmo (orizzonte delle particelle);
espansione accelerata (orizzonte degli eventi);
particolari strutture causali globali (più rare).

La domanda da porsi non è “c’è espansione?”, ma possono segnali emessi da arbitraria distanza raggiungerci se aspettiamo abbastanza a lungo?

In un universo statico, infinito e sufficientemente antico (Minkowski), nessuna espansione, nessuna curvatura e nessun orizzonte cosmologico. Ogni segnale, dato un tempo sufficiente, può raggiungerci. L’orizzonte non esiste e la realtà coincide (in linea di principio) con tutto lo spazio.
In un universo statico ma finito e curvo (Einstein statico), nessuna espansione, una curvatura positiva ed uno spazio finito. Poichè lo spazio è chiuso (come una 3-sfera) la luce può “fare il giro”. Non esiste un orizzonte cosmologico causale ma esiste una topologia globale finita: nessuna regione risulta causalmente esclusa, quindi l’orizzonte non emerge.
In un universo non in espansione ma con inizio temporale (l’universo oggi non si espande più, ma ha avuto un inizio finito nel tempo) esiste un orizzonte delle particelle perché la luce non ha avuto tempo infinito per viaggiare: l’orizzonte esiste, ma non è legato né alla curvatura né all’espansione, solo alla durata finita del cosmo.

In conclusione, se l’universo non fosse in espansione l’orizzonte di tipo Λ scomparirebbe e la realtà fisica tornerebbe a coincidere, in linea di principio, con l’intero spazio.

Gli orizzonti non sono una proprietà dello spazio in sé, ma della struttura temporale e causale dello spaziotempo.

Se togli l’espansione accelerata (o l’inizio), togli l’interfaccia, e senza interfaccia, la realtà (almeno in principio) torna a essere completamente accessibile.

Non è un fallimento della conoscenza, ma il modo in cui la realtà diventa utilizzabile: gli orizzonti non ci dicono cosa esiste, ma cosa può contare.

Note:

(1) D. C. Hoffman nel saggio "The Case Against Reality" pubblicato nel 2019 propone la Teoria dell’Interfaccia Percettiva sostenendo che l’evoluzione favorisca interfacce funzionali e non rappresentazioni veritiere della realtà ultima. (2) Questo è un punto centrale nel pensiero di Hoffman. (3) Nell'ambito del realismo relazionale - vedi il saggio di Carlo Rovelli "La realtà non è come ci appare" - le proprietà fisiche esistono soltanto nelle interazioni. (4) L’inflazione eterna emerge come regime dinamico in molti potenziali inflazionari (vedi i saggi di A. Vilenkin "Many Worlds in One" del 2006 e l'articolo “Eternal Inflation” scritto da A. Linde su Reports on Progress in Physics nel 1984).

Tra i diversi post che ho pubblicato su argomenti quali multiverso ed inflazione eterna vale la pena ricordare "Uno o molti multiversi? La 'prudente scommessa' di Steven Weinberg sulla teoria del multiverso" del 22 gennaio 2025 e "Cosa c'era prima dell'inizio: il Big Bang, origine del tutto o la fine di qualcosa? L'inflazione eterna di Alex Vilenkin" del 29 giugno 2021. (5) In questo contesto l’orizzonte funziona esattamente come un’interfaccia TIP: ciò che sta “dietro” non entra mai nell’esperienza, e potrebbe non ammettere una descrizione osservabile coerente. (6) In fisica un regime asintotico non è una fase che “accade” ad un certo momento, ma un comportamento che emerge solo nel limite di tempi molto lunghi.

L'inflazione semplice è una fase dinamica finita - per dettagli vedi il mio post del 4 luglio 2025 "Quali erano le dimensioni dell'universo al termine dell'inflazione?" - che inizia, dura un certo numero di e-fold e poi termina lasciando tracce osservabili (nella CMB, nello spettro primordiale e nelle onde gravitazionali): risulta testabile perché ha effetti locali, produce predizioni quantitative e può essere esclusa da dati incompatibili.

L'inflazione eterna invece non descrive un evento o una fase della nostra storia cosmica: non è "una fase in più" ma una proprietà del comportamento a lungo termine del sistema inflazionario che accade quando le fluttuazioni quantistiche del campo inflatone competono con la discesa classica del potenziale, e così in alcune regioni impediscono per sempre la fine dell’inflazione (globalmente l’inflazione non finisce mai, anche se localmente può terminare, e questo “mai” è il punto chiave).

La si definisce asintotica in quanto non avviene ad un tempo specifico, non è un evento o una fase osservabile nella nostra storia causale: è una proprietà del sistema nel limite di tempo che tende ad ∞ (non puoi “vederla accadere” ma soltanto postularla come comportamento globale del modello).

E questo comporta una conseguenza epistemica fondamentale: non si può falsificare l’inflazione eterna osservando il nostro Universo. (7) Nel primo caso le analisi dei dati raccolti da WMAP e dal satellite Planck hanno trovato anomalie deboli ma nessuna evidenza conclusiva di collisioni tra bolle, pur imponendo vincoli sempre più stringenti (vedi Feeney “First Observational Tests of Eternal Inflation” del 2011 e Planck Collaboration "Planck 2018 Results").

Nel secondo caso - una curvatura spaziale residua - il satellite Planck ha misurato Ωk ≈ 0 con altissima precisione (tenendo poi conto che l’inflazione può sempre “appiattire di più”); la curvatura spaziale è risultata compatibile con zero a livello di ~10⁻³ ponendo così forti limiti a molte versioni “naturali” di inflazione eterna (vedi Planck Collaboration, Planck 2018 Results. VI. Cosmological Parameters).

Nel terzo caso infine la CMB osservata è risultata straordinariamente gaussiana. (8) La fisica del Novecento ha progressivamente abbandonato l’idea che la realtà sia “ciò che esiste ovunque”, sostituendola con una nozione più operativa: "ciò che può, in linea di principio, entrare in relazione causale con un osservatore". (9) Una misura di curvatura non rappresenta una prova diretta di espansione (o non espansione): possono infatti esistere universi statici e curvi (come il modello di Einstein del 1917), in espansione e piatti (il modello cosmologico standard ΛCDM), in espansione e chiusi o statici e piatti (come il modello di Minkowski).

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lunedì 2 febbraio 2026

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Orizzonti cosmologici, TIP e multiverso: quando la realtà diventa interfaccia.

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